1、气体分子光谱吸收原理（Gas Molecular Spectral Absorption Theory）——测浓度
2、可调谐半导体激光光谱吸收(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy, TDLAS)技术——提高精度
TDLAS技术采用的半导体激光光源的光谱，宽度远小于甲烷分子吸收谱线的展宽，得到单线吸收光谱，因此TDLAS技术是一种高精度吸收光谱技术。选择1654 nm作为甲烷分子吸收谱线，保证了在所选吸收谱线频率附近约10倍谱线宽度范围内无测量环境中背景气体组分的吸收谱线，从而避免这些背景气体组分对甲烷气体的交叉吸收干扰，提高了测量的准确性。TDLAS与相敏检测技术结合,通过快速调制激光频率使其扫过甲烷气体吸收谱线的一定频率范围，然后采用相敏检测技术测量被甲烷气体吸收谱线吸收后的光强中的谐波分量来分析气体的浓度。同时，调制光谱技术通过有效压缩噪音带宽，可以获得较好的检测灵敏度。
其他气体传感技技术对比
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技术名称 |
半导体气体传感器 |
电化学型气体传感器 |
催化燃烧式气体传感器 |
红外吸收气体传感器 |
基于光谱吸收的气体传感系统 |
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基本原理 |
用金属氧化物薄膜制成阻抗器件，其电阻随着气体浓度不同而变化。 |
通过被测气体与电解质反应产生的电流来检测气体的体积分数。 |
可燃性气体在催化剂作用下氧化燃烧，电热丝由于升温使其电阻值发生变化。 |
利用非色散红外（NDIR）原理对空气中存在的甲烷进行探测。 |
利用光谱吸收原理和TDLAS技术，通过检测光强衰减量获得甲烷气体的浓度。 |
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测量精度 |
低 |
低 |
低 |
适中 |
高 |
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技术先进性 |
低 |
低 |
低 |
适中 |
高 |
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系统组成 |
点式探头+主机 |
点式探头+主机 |
点式探头+主机 |
单体 |
点式探头+主机 |
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安全特性 |
有源，怕雷击，易受电磁干扰 |
有源，怕雷击，易受电磁干扰 |
有源，产生电火花 |
无源，本征安全 |
无源，本征安全 |
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优点 |
成本低、制造简单、耐腐蚀 |
灵敏度高，选择性好，能检测多种气体 |
对不燃烧气体不敏感，耐高温。 |
耐高温、潮湿，抗电磁干扰，成本适中。 |
耐高温、潮湿，不怕粉尘，适用于恶劣环境的远距离、多点探测。 |
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缺点 |
必须工作在高温下，选择性差、稳定性差、功耗高。 |
需要由外界施加特定电压，易受电磁干扰。 |
易引起电火花，安全性差。 |
探头与主机必须安装在一起，无法远距离探测。 |
产品购置价格较高。 |
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系统维护 |
探头需定期更换 |
探头需定期更换 |
探头需定期更换 |
探头免维护 |
探头免维护 |
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成本/长期性价比 |
低/低 |
低/低 |
低/低 |
适中/高 |
高/高 |